При растворении в воде кристаллическая аминокислота, например аланин, может реагировать или как кислота (донатор протона):

+NH3CH(CH3)COCT<=>l-f + NH2CH(CH3)COO",

или как основание (акцептор протона):

*NH3CH(CH3)COO"+H*<=>+NH3CH(CH3)COOH.

Если радикалы аминокислот нейтральные, то они почти не оказывают влияния на диссоциацию а-карбоксильной группы или а-аминогруппы, и величины рК (отрицательный логарифм константы дисюоггиации) остаются относительно постоянными. Вследствие этого кривые диссоциации почти всех нейтральных аминокислот накладываются друг на друга и могут быть рассмотрены на примере аланин а. Если к раствору аланина (например, 0,1 М) в воде постепенно прибавлять сильную кислоту (0,1 М раствор НО.) или сильную щелочь (0,1 М раствор NaOH), то получим кривую титрования аланина, типичную для всех нейтральных аминокислот (рис. 1.6).

Кажущиеся величины рК' для сс-карбоксильной группы и а-аминогрупп (т.е. значения рН, при которых эти группы в среднем наполовину диссоциированы) довольно сильно различаются, составляя рК, = 2,34 и рК2 = 9,69. При низком значении рН (ниже рК,') почти все молекулы аланина являются полностью протонированными и несут положительный заряд. Другими словами, при высокой концентрации водородных ионов в растворе тенденция к диссоциации водорода из структуры аланина оказывается незначительной. Из кривой титрования видно, что точка перехода между ветвями кривой располагается при рН 6,02. Это означает, что при данном значении рН суммарный (или средний) электрический заряд молекулы аланина равен нулю и она не перемещается в электрическом поле ни к аноду, ни к катоду (изоэлектрическое состояние). Такое значение рН получило название изо-электрической точки и обозначается pL Изоэлектрическая точка аминокислот, не содержащих дополнительных NH2- или СООН-групп, представляет собой среднее арифметическое между двумя значениями рК':

pl = 2

соответственно для аланина

2,34 + 9,69 р|——2—= б.02Изоэлектричеекая точка ряда других аминокислот, содержащих дополнительные кислотные или основные группы (аспарагиновая и глутаминовая кислоты, лизин, аргинин, тирозин и др.), зависит, кроме того, от кислотности или основности радикалов этих аминокислот. Для лизина, например, pi должна вычисляться из полусуммы значений рК' для а- и ?-NH2-rpynn_ Таким образом, в интервале рН от 4,0 до 9,0 почти все аминокислоты существуют преимущественно в форме цвиттерионов с протонированной аминогруппой и диссоциированной карбоксильной группой. Следует отме

Рис, 1.6. Кривые, полученные при титровании 0,1 М раствора аланина ОД М раствором НО (а) и 0,1 М раствором NaOH (6).

рК, - /ДА . .

тить, что при физиологических значениях рП тканей и крови (7,1 i 7,4 соответственно) аминокислоты (за истечением гистидина) не обладают измеримой буферной емкостью. Эту способность они приобретают только при значениях рН, близких к величинам их рК (т.е. при рН 1,7—3,2 и 8,6-10,8).

Стереохимия аминокислот. Важнейшим свойством аминокислот, освобождающихся в процессе гидролиза природных белков в условиях, исключающих рацемшмгжю, является их оптическая активность. Будучи раство-ренными в воде (или в ПО), они способны вращать плоскость поляризованного луча (исключение составляет глицин). Это свойство связано с наличием в молекуле всех природных аминокислот (за ислючением глицина) в «-положении асимметрического атома углерода (т. е. атома углерода, все четыре валентные связи которого зяняты различными заместителями). Величины удельного прищепил вправо или влево являются количественной характеристикой оптической активности, и для большинства аминокислот составляет от 10 до 30". 11римерно половина аминокислот белков оказалась правовращающей, их обозначают знаком «+» (Ала, Иле, Глу, Лиз и др.), а чуть меньше половины — левовращающей (Фен, Трп, Лей и др.), их обозначают знаком «—». Все эти аминокислоты принадлежат к L-ряду, а величина и знак оптического вращения зависят о г природы радикалов аминокислот и значения piI раствора, в котором измеряют оптическое вращение.

Стереохимию аминокислот принято оценивать не но оптическому вращению, а исходя из абсолютной конфигурации всех четырех замещающих групп, расположенных вокруг асимметрического атома углерода в вершинах модели тетраэдра. Абсолютную конфигурацию аминокислот принято соотносить сгереохимически с соединением, произвольно вчятым для сравнения, а именно с глицериновым альдегидом, также содержащим асимметрический атом углерода. Ниже представлены 1 н 1) стереонзомеры глицеринового альдегида. Рядом показаны пространственные конфигурации L-и D-аланина:

CHjOH CHdOH сн. CH,

»*, .rf.: '"" ? »"?«

L-глицеральдегид D-глицер альдегид L-аланин D-аланин

Все аминокислоты, образующиеся жри гидролизе при роди их белков в условиях, исключающих рацемизацию, принадлежит к I ряду. Таким

образом, природные аминокислоты имеют пространственное расположение, аналогичное конфигурации L-глицеринового альдегида. Следует еще раз подчеркнуть, что символы L и D означают принадлежность да